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图４刀架控制器的原理框图

号（ＣＳＴＢ、ＲＥＳＥＴ）经过光电隔离电路后送人ＡＴ８９Ｃ５１

单片机，单片机处理后的信号经过驱动，通过继电器输

出电路来实现对刀架的控制。系统需要的２４ Ｖ电源

通过ＤＣ／ＤＣ隔离后输入。其中光电隔离输入电路和

继电器输出电路如图５和图６所示，使得控制系统与

受控现场直接相连的开关置输Ⅳ输出接口线路实现

了隔离，去掉了彼此间的公共地线和一切电器联系，从

而免除了因公共地线所带来的各种干扰，实现了受控

现场产生的各种具有破坏性的暂态过程与刀架控制

器、主机系统的完全隔离，保证了主控系统能可靠工作

在既平稳又安静的环境之中。

图５光电隔离输入电路

图６继电器输出电路

３刀架控制器的驱动程序设计

一般而言，软件结构首先要受到硬件的限制，但软

件结构也有其独立性，对于同样的硬件结构，可以配置

不同的软件结构。本文介绍的刀架控制器系统是一个

实时的微机控制系统，其数控功能由各功能子程序实

现。不同的系统软件结构对这些子程序的安排方式不

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同，管理方式也不同。本文根据ＢＳＶ—Ｎ／２５系列刀架

的运转规律和刀架换刀时序，采用前后台型软件结构

和中断型软件结构相结合的方式设计刀架控制器的驱

动程序。使用Ｋｅｉｌ软件ｕＶｉｓｉｏｎ２集成开发环境（ＩＤＥ）

进行设计，主要包括以下几个方面：

（１）ＢＳＶ—Ｎ／２５刀架控制开关量采集程序采用定

时中断查询、软件滤波方式进行设计。

（２）ＢＳＶ—Ｎ／２５刀架时序控制程序采用查询、软件

廷时、定时器定时相结合的算法设计。

（３）刀架控制器与普通数控装置之间通过ＰＬＣ接

口，按照自定义的协议进行通讯。

３．１

刀架控制器与数控装置的通讯协议

刀架控制器与数控装置通过ＰＬＣ（Ｉ／０）接口相连，

其接口信号与计算机打印接口信号相似。当数控机床

需要换刀时，数控装置首先检测刀架控制器发出的

“ＥＲＲＯＲ”和“ＢＵＳＹ”信号，当控制器“ＥＲＲＯＲ”为“０”

和“ＢＵＳＹ”为“１”（即控制器正常并且允许接收换刀命

令信号）时，数控装置将目标刀号送到ＣＤ０～ＣＤ３，同

时发出换刀命令（“ＣＳＴＢ”下降沿信号由１到０），

ＡＴ８９Ｃ５１单片机接收到换刀指令后，将目标刀号读

入；并置刀架换刀开始信号“ＢＵＳＹ”为“０”，并接时序

要求，完成换刀控制。换刀结束后，“ＢＵＳＹ”为“ｌ”。

当换刀失败出现故障时，ＡＴ８９Ｃ５１单片机置“ＥＲＲＯＲ”

信号为“ｌ”。当数控装置读到“ＥＲＲＯＲ”信号为“１”

时，便知道刀架控制器出现故障，通知管理人员排除故

障，故障排除后，发出复位命令“ＲＥＳＥＴ”（下降沿信号

挟刀命令：ＣＳＴＢ

刀号状态：ＢＵＳＹ

图７刀架控甜器与数控装置通讯协议

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